(57)【要約】  記載される例において、熱放散アンテナ（３２０）が、高周波数アンテナ又はアンテナアレイ（１１２）に接合される低減衰ヒートスプレッダ（２０２）を含む。集積回路（１００）は、ワイヤレス集積回路チップ（１０８）を含む。熱放散アンテナ（３２０）は、ワイヤレス集積回路チップ（１０８）に結合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱放散アンテナであって、
高周波数アンテナ、及び
前記高周波数アンテナに結合される低減衰ヒートスプレッダ、
を含む、熱放散アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、前記低減衰ヒートスプレッダが、アルミニウム窒化物、ベリリウム酸化物、アルミニウム酸化物、シリコンカーバイド、及びボロン窒化物を含むグループから選択される誘電性材料で構成される、熱放散アンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナであって、前記低減衰ヒートスプレッダが、アルミニウム窒化物で構成される、熱放散アンテナ。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナであって、前記アンテナがアンテナアレイである、熱放散アンテナ。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナであって、前記低減衰ヒートスプレッダが、導電性エポキシで前記高周波数アンテナに結合される、熱放散アンテナ。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナであって、前記低減衰ヒートスプレッダが、平行プレート低減衰ヒートスプレッダである、熱放散アンテナ。
【請求項７】
請求項１に記載のアンテナであって、前記低減衰ヒートスプレッダが、平坦プレート低減衰ヒートスプレッダである、熱放散アンテナ。
【請求項８】
集積回路であって、
高周波数ワイヤレスＩＣチップを含む集積回路（ＩＣ）、及び
前記高周波数ワイヤレスＩＣチップに結合され、その上にある、熱放散アンテナ、
を含む、集積回路。
【請求項９】
請求項８に記載の集積回路であって、前記熱放散アンテナが、アルミニウム窒化物、ベリリウム酸化物、アルミニウム酸化物、シリコンカーバイド、及びボロン窒化物を含むグループから選択される誘電体で構成される低減衰ヒートスプレッダを含む、集積回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の集積回路であって、前記低減衰ヒートスプレッダが、平行フィンヒートスプレッダである、集積回路。
【請求項１１】
請求項９に記載の集積回路であって、前記低減衰ヒートスプレッダが、平坦プレートヒートスプレッダである、集積回路。
【請求項１２】
請求項８に記載の集積回路であって、前記集積回路が、更に、前記高周波数ワイヤレスＩＣチップ、及び回路基板上に搭載される他の電気的構成要素を含み、前記熱放散アンテナが、前記集積回路ボードの上にあり、前記集積回路ボードに結合される、集積回路。
【請求項１３】
請求項８に記載の集積回路であって、更に、前記集積回路ボードに結合され、前記集積回路ボードの下にある低減衰ヒートスプレッダを含む、集積回路。
【請求項１４】
請求項８に記載の集積回路であって、前記熱放散アンテナが熱放散アンテナアレイである、集積回路。
【請求項１５】
熱放散アンテナを形成する方法であって、
高周波数アンテナを形成すること、
高い熱伝導率を有する誘電性材料の低減衰ヒートスプレッダを形成すること、及び
前記低減衰ヒートスプレッダを前記高周波数アンテナの少なくとも前側に結合すること、
を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記誘電性材料が、アルミニウム窒化物、ベリリウム酸化物、アルミニウム酸化物、シリコンカーバイド、及びボロン窒化物を含むグループから選択される、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、更に、熱伝導性エポキシを用いて前記低減衰ヒートスプレッダを前記アンテナに結合することを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、前記高周波数アンテナが高周波数アンテナアレイである、方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、前記低減衰ヒートスプレッダが、平行フィン低減衰ヒートスプレッダである、方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であってが、更に、第２の低減衰ヒートスプレッダを形成すること、及び前記第２の低減衰ヒートスプレッダを前記高周波数アンテナの裏側に結合することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、高周波数ワイヤレス電子回路のためのアンテナに関し、更に特定して言えば、モバイル応用例のためのものなど、アンテナを備えた高周波数電子回路からの熱除去を助ける熱放散アンテナに関連する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数半導体回路（ベースバンド、無線周波数、及び電力増幅器におけるものなど）の電力密度は、高周波数半導体回路（ワイヤレス応用例のためのものなど）におけるジオメトリがますます小さくスケーリングされるにつれて、増大している。増大された電力密度は、増大された熱的密度となり、ワイヤレスチップが安全な熱範囲内で動作させることを保つために、熱を放散させるためのヒートスプレッダのワイヤレスチップへの取り付けを必要とする。
【０００３】
ワイヤレスチップ（例えば、５Ｇワイヤレス通信など、モバイル応用例において）には、オペレーションの間著しい量の熱を生成し得、その熱を放散させるためにヒートスプレッダの取り付けを必要とし得るものがある。しかし、ワイヤレスチップは、また、ワイヤレス信号をブロードキャストし受信するため、取り付けられたアンテナアレイを必要とし得る。これらのアンテナアレイは、ヒートスプレッダ（ヒートシンク）が取り付けられ得るエリアをブロックし得る。
【０００４】
図１Ａにおいて、アンテナアレイ１１２が、ワイヤレス集積回路チップ１１４の上にある。アンテナアレイ１１２は、典型的に、ヒートシンクが、ワイヤレス集積回路チップ１１４の頂部側に取り付けられることを阻止する。
【０００５】
図１Ｂは、上にあるアンテナアレイ１１２を備えた、高周波数集積回路１００の拡大した断面図を示す。ワイヤレスチップ１０４及び１０８、及び他の高周波数成分１０６及び１１０が、集積回路ボードなどの基板１０２に取り付けられる。アンテナアレイ１１２は、高周波数集積回路構成要素１０４、１０６、１０８、及び１１０の上にある。ワイヤレス集積チップ１０４及び１０８は、高周波数チップ（ベースバンドチップ又はＲＦチップなど）であり得、高周波数信号（ギガヘルツ範囲）を有するアンテナアレイ１１２に電力供給するためオペレーションの間著しい熱を生成し得る。
【０００６】
従来のヒートスプレッダ１２０（図Ｃ）がアンテナアレイ１１２に直に取り付けられるとき、アンテナの利得（から送信される又はそれにより検出される高周波数ワイヤレス信号の強度）が酷く劣化される。平行フィン銅ヒートスプレッダ１２０が、アンテナアレイ１１２に直に結合され、アンテナ利得が５０％以上（３２ＧＨｚの周波数で約１６ｄＢから約７.６ｄＢまで）低減される。
【０００７】
この理由のため、図１Ｃに図示するように、ヒートスプレッダ１２０は、典型的に、基板１０２の裏側にのみ取り付けられ、頂部側ではアンテナ１１２に直に取り付けられない。
【発明の概要】
【０００８】
記載される例において、熱放散アンテナが、高周波数アンテナ又はアンテナアレイに接合される低減衰ヒートスプレッダを含む。
【０００９】
説明される更なる例において、集積回路が、ワイヤレス集積回路チップ、及びワイヤレス集積回路チップに結合される熱放散アンテナを含む。
【００１０】
他の記載される例において、熱放散アンテナが、高い熱伝導率を有する誘電性材料から低減衰ヒートスプレッダを形成すること、及びそれを高周波数アンテナに結合することにより形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】高周波数半導体回路に結合されるアンテナアレイの平面図である（従来技術）。
【００１２】
【図１Ｂ】高周波数半導体回路に結合されるアンテナアレイの断面である（従来技術）。
【００１３】
【図１Ｃ】基板に結合される従来のヒートスプレッダを備えるアンテナアレイの断面である（従来技術）。
【００１４】
【図２Ａ】例示の低減衰ヒートスプレッダ設計の図示である。
【図２Ｂ】例示の低減衰ヒートスプレッダ設計の図示である。
【図２Ｃ】例示の低減衰ヒートスプレッダ設計の図示である。
【００１５】
【図３Ａ】例示の熱放散アンテナ設計の図示である。
【図３Ｂ】例示の熱放散アンテナ設計の図示である。
【図３Ｃ】例示の熱放散アンテナ設計の図示である。
【００１６】
【図４】高周波数集積回路チップの頂部側に結合される熱放散アンテナ及び基板に結合される従来のヒートスプレッダの断面である。
【００１７】
【図５】高周波数集積回路チップの頂部側に結合される熱放散アンテナ及び基板に結合される低減衰ヒートスプレッダの断面である。
【００１８】
【図６】実施例に従った、低減衰ヒートスプレッダを備える高周波数アンテナの形成における工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は一定の縮尺で描いてはいない。例示の実施例は、特定の詳細の一つ又は複数なしに、又は他の方法と共に実施され得る。幾つかの事例において、既知の構造又はオペレーションは詳細には示していない。例示の実施例は、幾つかの行為又は事象が、異なる順で及び／又は他の行為又は事象と同時に起こり得るように、行為又は事象の図示される順に限定されない。また、例示の実施例に従った手法を実装するために全ての図示した行為又は事象が必要とされるわけではない。
【００２０】
例示の実施例は、高利得を有しかつ高熱放散を有する高周波数アンテナを含む。低減衰ヒートスプレッダは、高い熱伝導率を有する誘電性材料を用いることによりつくられ得る。これらの低減衰ヒートスプレッダは、高利得を有する熱放散アンテナを形成するため、高周波数アンテナ又は高周波数アンテナアレイに結合され得る。
【００２１】
アルミニウム窒化物（Ａ１Ｎ）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、及びベリリウム酸化物（ＢｅＯ）など、高い熱伝導率を有する誘電性材料は、アンテナ利得をわずかにのみ減衰するヒートスプレッダ内に形成され得る。表１は、熱伝導率と共に、アルミニウム及び幾つかの誘電性材料を列挙したものである。
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【００２２】
低減衰ヒートスプレッダは様々な設計で製造され得る。例示の設計を図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに示す。
【００２３】
図２Ａは、フラットパネル低減衰ヒートスプレッダ２００設計を図示する。図２Ｂは、平行フィン低減衰ヒートスプレッダ２０２を図示する。図２Ｃは、平行ピラーアレイ２９４低減衰ヒートスプレッダを図示する。他の低減衰ヒートスプレッダ構造も設計され得る。
【００２４】
低減衰ヒートスプレッダ２００、２０２、及び２０４は、アンテナアレイ１１２を形成するため、図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに示すように熱放散アンテナ３００、３０２、及び３０４に結合され得る。低減衰ヒートスプレッダをアンテナアレイ１１２に結合する一つの方法が、熱伝導性エポキシを用いることである。熱放散アンテナ３００、３０２、及び３０４は、高利得を有する高周波数信号をブロードキャスト及び検出し、また、熱放散アンテナが結合される高周波数半導体回路から熱を効率的に放散する。
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【００２５】
表２は、１６×１６アンテナアレイのアンテナ利得に対する低減衰ヒートスプレッダ１１２の影響を示す。表２における低減衰ヒートスプレッダの材料は、アルミニウム窒化物である。表２に示すように、アンテナ利得を５０％以上低減する従来の金属性ヒートスプレッダとは対照的に、低減衰ヒートスプレッダはアンテナ利得を数パーセント低減する。
【００２６】
図４に示すように、熱放散アンテナ３０２は、ベースバンド、無線周波数、及び電力増幅器集積回路などの高周波数集積回路１００に結合され得る。例示の熱放散アンテナ３０２は、下にある集積回路１００からの熱除去を著しく改善する。
【００２７】
図５に示すように、低減衰ヒートスプレッダ２０２は、熱放散を高めるために基板１０２にも結合され得る。幾つかの応用例において、（基板１０２に取り付けられる）ヒートスプレッダは、有利には、非金属性及び低減衰であり得る。
【００２８】
図６は、低減衰ヒートスプレッダを用いて高周波数アンテナを形成するための方法のフローチャートである。
【００２９】
工程６００において、高周波数アンテナが提供される。
【００３０】
工程６０２において、低減衰ヒートスプレッダが、アルミニウム窒化物、バリウム酸化物、及びシリコンカーバイドなど、高い熱伝導率を有する誘電性材料で形成される。
【００３１】
工程６０４において、低減衰ヒートスプレッダが、熱伝導性エポキシなどの熱伝導性結合剤を用いて高周波数アンテナの前側に結合される。
【００３２】
工程６０６において、低減衰ヒートスプレッダが高周波数アンテナの前側のみに結合されるべきか、又は低減衰ヒートスプレッダが裏側にも結合されるべきかについて判定が成される。低減衰ヒートスプレッダが前側のみに結合されるべき場合、方法は、工程６１２に進み、終了する。
【００３３】
しかし、第２の低減衰ヒートスプレッダが高周波数アンテナの裏側に結合されるべき場合、この方法は、第２の低減衰ヒートスプレッダを形成するため工程６０８に進み、その後、高周波数アンテナの裏側に第２の低減衰ヒートスプレッダを取り付けるため６１０に進み、その後、工程６１２で終了する。
【００３４】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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